RU2100582C1

RU2100582C1 - Method of thermochemical treatment of bottom-hole formation zone

Info

Publication number: RU2100582C1
Application number: RU97108225/03A
Authority: RU
Inventors: Азизага Ханбаба Шахвердиев; Ru]; Рахман Алискендер Курбанов; Гейлани Минхадж Панахов; Az]; Багир Алекпер Сулейманов; Эльдар Мехти Аббасов; Алчин Али Сафтар Ширинзаде; Шамиль Имгизарович Гайнаншин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Интойл"
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 1997-12-27

Abstract

FIELD: oil producing industry, in particular, thermochemical treatment of bottom-hole formation zone. SUBSTANCE: method includes heating of bottom-hole formation zone. This is effected by chemical reaction of aqueous solution of hydrochloric acid and reagent material. Reagent material is used in form of aqueous solution of diethylamine. In this case, diethylamine with subsequent injection of aqueous solution of hydrochloric acid in stoichiometric ratio. EFFECT: increased vertical and horizontal sweep, reduced corrosion of oil field equipment and exclusion of round-trip operations. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам термохимической обработки призабойной зоны пластов. The invention relates to the oil industry, in particular to methods for thermochemical treatment of the bottom-hole formation zone.

Известен способ термохимической обработки призабойной зоны пласта, заключающийся в размещении в призабойной зоне металлического магния и алюминия с последующей прокачкой через них соляной кислоты совместно с аммиачной селитрой. Недостатком способа является то, что в основном осуществляется прогрев участка призабойной зоны вблизи линии нагнетания, в то время как более удаленные участки остаются не охваченными воздействием. Кроме того, в результате химической реакции между магнием и алюминием выделяется газообразный водород, что приводит к интенсификации коррозии нефтепромыслового оборудования. Помимо этого недостатком способа является использование большого количества дорогостоящих химреагентов (магний, алюминий, аммиачная селитра). A known method of thermochemical treatment of the bottom-hole zone of the formation, which consists in the placement in the bottom-hole zone of metallic magnesium and aluminum, followed by pumping hydrochloric acid through them together with ammonium nitrate. The disadvantage of this method is that basically the heating of the bottom-hole zone section near the discharge line is carried out, while the more distant sections remain not covered by the impact. In addition, hydrogen gas is released as a result of a chemical reaction between magnesium and aluminum, which leads to increased corrosion of oilfield equipment. In addition, the disadvantage of this method is the use of a large number of expensive chemicals (magnesium, aluminum, ammonium nitrate).

Таким образом, известный способ имеет низкую эффективность, связанную с низким охватом обработки по глубине и толщине пласта, интенсификацией коррозии нефтепромыслового оборудования и необходимостью проведения дополнительных спуско-подъемных операций. Thus, the known method has low efficiency associated with low coverage of the treatment along the depth and thickness of the reservoir, the intensification of corrosion of oilfield equipment and the need for additional tripping operations.

Целью изобретения является увеличение охвата обработки по глубине и толщине пласта, а также уменьшение коррозии нефтепромыслового оборудования и исключение спуско-подъемных операций. The aim of the invention is to increase the coverage of processing by depth and thickness of the reservoir, as well as reducing corrosion of oilfield equipment and the elimination of tripping.

Цель достигается тем, что в способе термохимической обработки призабойной зоны пласта, включающем прогрев призабойной зоны пласта в результате экзотермической химической реакции водного раствора соляной кислоты и реагентного материала в качестве реагентного материала используют водный раствор диэтиламина. Кроме того, первоначально в призабойную зону закачивают водный раствор диэтиламина с последующей закачкой водного раствора соляной кислоты в стехиометрическом соотношении. The goal is achieved by the fact that in the method of thermochemical treatment of the bottom-hole formation zone, which includes heating the bottom-hole formation zone as a result of an exothermic chemical reaction of an aqueous solution of hydrochloric acid and a reagent material, an aqueous solution of diethylamine is used as a reagent material. In addition, initially an aqueous solution of diethylamine is pumped into the bottomhole zone, followed by injection of an aqueous solution of hydrochloric acid in a stoichiometric ratio.

При выборе в качестве реагентного материала водного раствора диэтиламина и его первоначальной закачки в призабойную зону с последующей закачкой водного раствора соляной кислоты в стехиометрическом соотношении экзотермическая химическая реакция между водными раствором соляной кислоты и реагентным материалом (водным раствором диэтиламина) в отличие от прототипа протекает непосредственно в призабойной зоне пласта на заданной глубине. Повышение температуры в результате реакции на заданной глубине приводит к разжижению твердых углеводородов (парафина, смол, асфальтенов и др.), которые затем удаляются при пуске скважины в эксплуатацию. В результате повышается охват обработки по толщине и глубине пласта. Кроме того, первоначальная закачка водного раствора диэтиламина, относящегося к классу аминов, являющихся хорошими ингибиторами коррозии, а также отсутствие в продуктах реакции диэтиламина и соляной кислоты газообразного агента, обеспечивает снижение коррозии нефтепромыслового оборудования. Вместе с тем использование предлагаемого изобретения исключает проведение дополнительных спуско-подъемных операций. When choosing an aqueous solution of diethylamine as the reagent material and its initial injection into the bottomhole zone with the subsequent injection of an aqueous solution of hydrochloric acid in a stoichiometric ratio, the exothermic chemical reaction between the aqueous hydrochloric acid solution and the reagent material (aqueous diethylamine solution), unlike the prototype, proceeds directly in the bottomhole formation zone at a given depth. An increase in temperature as a result of the reaction at a given depth leads to the liquefaction of solid hydrocarbons (paraffin, resins, asphaltenes, etc.), which are then removed when the well is put into operation. As a result, treatment coverage is increased in thickness and depth of the formation. In addition, the initial injection of an aqueous solution of diethylamine, belonging to the class of amines, which are good corrosion inhibitors, as well as the absence of a gaseous agent in the reaction products of diethylamine and hydrochloric acid, reduces the corrosion of oilfield equipment. However, the use of the invention excludes additional tripping operations.

В качестве реагентного материала в предлагаемом способе используют водный раствор диэтиламина. Диэтиламин (СН₃СН₂)₂NH (ТУ 6-09-68-79), представляет собой вязкую жидкость со следующими физико-химическими свойствами: количество активной массы в товарном продукте 100% вязкость 1,25 мПа•с; плотность 702-706 кг/м³ (0,702-0,706 т/м³); удельная теплоемкость 4 кДж/кг град; растворимость в воде полная.As a reagent material in the proposed method using an aqueous solution of diethylamine. Diethylamine (CH ₃ CH ₂ ) ₂ NH (TU 6-09-68-79), is a viscous liquid with the following physicochemical properties: amount of active mass in a marketable product 100% viscosity 1.25 MPa • s; density 702-706 kg / m ³ (0.702-0.706 t / m ³ ); specific heat 4 kJ / kg deg; complete solubility in water.

При смешении диэтиламина с соляной кислотой протекает химическая реакция с тепловым эффектом 2300 кДж/кг. When diethylamine is mixed with hydrochloric acid, a chemical reaction occurs with a thermal effect of 2300 kJ / kg.

(СН₃СН₂)₂NH+HCI[(CH₃CH₂)₂ NH₂]CI
Продукт реакции диэтиламоний солянокислый хорошо растворим в воде.(CH ₃ CH ₂ ) ₂ NH + HCI [(CH ₃ CH ₂ ) ₂ NH ₂ ] CI
The reaction product diethylammonium hydrochloride is readily soluble in water.

В способе используют соляную кислоту по ГОСТ 3118-77, марка 4. Массовая доля основного вещества в водном растворе 35-38% вязкость 1,32 мПа^oс, плотность 1180-1190 кг/м³ (1,18-1,19 т/м³), удельная теплоемкость 4,8 кДж/кг град.The method uses hydrochloric acid according to GOST 3118-77, grade 4. Mass fraction of the main substance in an aqueous solution of 35-38%, viscosity 1.32 MPa ^o s, density 1180-1190 kg / m ³ (1.18-1.19 t / m ³ ), specific heat 4.8 kJ / kg deg.

Необходимый объем диэтиламина и соляной кислоты определяется из стехиометрического соотношения на основе потребного объема обрабатываемой призабойной зоны. The required volume of diethylamine and hydrochloric acid is determined from the stoichiometric ratio based on the required volume of the treated bottom-hole zone.

Пример. Рассчитать объем диэтиламина и соляной кислоты для обработки призабойной зоны объемом 10 м³.Example. Calculate the volume of diethylamine and hydrochloric acid to treat the bottom-hole zone with a volume of 10 m ³ .

Вначале определяем количество теплоты необходимое для повышения температуры общего объема закачиваемых жидкостей на 100^oС, по формуле
Q = cmΔt,
где с удельная теплоемкость жидкости в кДж/кг град,
m масса жидкости,
Δt перепад температуры.First, we determine the amount of heat necessary to increase the temperature of the total volume of injected fluids by 100 ^o C, according to the formula
Q = cmΔt,
where c is the specific heat of the liquid in kJ / kg deg,
m is the mass of liquid
Δt temperature difference.

В рассматриваемом случае следует использовать для расчета параметры воды, так как реагенты подаются в водных растворах. Удельная теплоемкость воды составляет 4,18 кДж/кг град, а масса 10 м³ воды равна 10₃ кг. Δt принимаем равным 100^oС. Подставляя указанные значения в формулу получаем Q 4,18•10⁶ кДж. В результате реакции 1 кг диэтиламина выделяет 230 кДж теплоты, тогда потребное количество диэтиламина составит 4,18•10⁶/2,3•10³ 1820 кг 1,82 т. Из стехиометрических расчетов определено, что для полной нейтрализации диэтиламина соляной кислотой их массовое соотношение должно составлять 2:1. Тогда потребное количество соляной кислоты составил 1,82/2 0,91 т. Принимая объемы водных растворов соляной кислоты и диэтиламина равными (по 5 м³ каждый), определяем объемную концентрацию диэтиламина и соляной кислоты в воде. Потребный объем диэтиламина составляет 1,82/0,706 2,58 м³, а его объемная концентрация в воде (2,58/5)х100% 51,6% Потребный объем соляной кислоты составляет 0,91/1,19 0,76 м³, а ее объемная концентрация в воде (0,76/5)х100% 15,2%
Способ проверен в лабораторных условиях. Опыты проводили на трех моделях пласта различной длины. Проницаемость моделей пористой среды составляла 1,0 мкм². Длина моделей составляла 0,5; 1,0 и 1,5 м, диаметр 0,03 м. Пористая среда была представлена кварцевым песком различных фракций. На первом этапе опытов первая модель длиной 0,5 м насыщалась нефтью с высоким содержанием смол, асфальтенов и парафина (10%) и производилась фильтрация нефти до установления постоянного расхода Q₁. На втором этапе, в модель последовательно, в стехиометрическом соотношении, подавались водные растворы диэтиламина и соляной кислоты. (Общий объем подаваемых реагентво равнялся объему пор образца с пористой средой. Модель в течение некоторого времени оставлялась в покое на реагирование, после чего фильтрация возобновлялась, и устанавливался новый расход Q₂. Оценка эффекта производилась по безразмерному параметру R Q₂/Q₁, Q₁, Q₂ - соответственно, расходы нефти до закачки реагирующих реагентов и после. Аналогичные эксперименты были проведены и на моделях длиной 1,0 и 1,5 м. Далее были проведены эксперименты и для прототипа. Результаты экспериментов приведены в таблице, из которой видно, что при использовании предлагаемого способа на моделях пласта длиной 1 и 1,5 м безразмерный параметр R на 30-50% выше, чем для прототипа, в то время как на модели длиной 0,5 м безразмерный параметр R для прототипа и предлагаемого способа практически одинаков. Кроме того, с увеличением длины модели пласта эффект от предлагаемого способа возрастает, а от прототипа уменьшается. Таким образом, использование способа в отличие от прототипа, позволяет транспортировать тепло на заданную глубину и тем самым увеличить охват обработки по глубине и толщине пласта.In the case under consideration, water parameters should be used for calculation, since the reagents are supplied in aqueous solutions. The specific heat of water is 4.18 kJ / kg deg, and the mass of 10 m ^{3 of} water is 10 ₃ kg. Δt is taken equal to 100 ^o C. Substituting the indicated values in the formula, we get Q 4.18 • 10 ⁶ kJ. As a result of the reaction, 1 kg of diethylamine emits 230 kJ of heat, then the required amount of diethylamine will be 4.18 • 10 ⁶ / 2.3 • 10 ³ 1820 kg 1.82 tons. From stoichiometric calculations, it was determined that for mass neutralization of diethylamine with hydrochloric acid, their mass the ratio should be 2: 1. Then the required amount of hydrochloric acid was 1.82 / 2 0.91 t. Assuming the volumes of aqueous solutions of hydrochloric acid and diethylamine to be equal (5 m ³ each), we determine the volume concentration of diethylamine and hydrochloric acid in water. The required volume of diethylamine is 1.82 / 0.706 2.58 m ³ , and its volumetric concentration in water (2.58 / 5) x100% 51.6% The required volume of hydrochloric acid is 0.91 / 1.19 0.76 m ³ , and its volumetric concentration in water (0.76 / 5) x100% 15.2%
The method was tested in laboratory conditions. The experiments were carried out on three models of the reservoir of various lengths. The permeability of the porous medium models was 1.0 μm ² . The length of the models was 0.5; 1.0 and 1.5 m, diameter 0.03 m. The porous medium was represented by quartz sand of various fractions. At the first stage of the experiments, the first model 0.5 m long was saturated with oil with a high content of resins, asphaltenes and paraffin (10%) and oil was filtered until a constant flow rate Q _{1 was established} . At the second stage, aqueous solutions of diethylamine and hydrochloric acid were fed sequentially into the model in a stoichiometric ratio. (The total volume of supplied reagents was equal to the pore volume of the sample with a porous medium. The model was left alone for some time to react, after which the filtration resumed and a new flow rate Q _{2 was established} . The effect was estimated using the dimensionless parameter RQ ₂ / Q ₁ , Q ₁ , Q ₂ , respectively, the oil flow rate before and after the injection of reactants. Similar experiments were carried out on models with a length of 1.0 and 1.5 m. Next, experiments were carried out for the prototype. The experimental results are shown in the table, from which It can be seen that when using the proposed method on dimension models 1 and 1.5 m long, the dimensionless parameter R is 30-50% higher than for the prototype, while on the model 0.5 m long, the dimensionless parameter R for the prototype and the proposed The method is almost the same. In addition, with the increase in the length of the reservoir model, the effect of the proposed method increases, and the effect of the prototype decreases. Thus, the use of the method, unlike the prototype, allows heat to be transported to a predetermined depth and thereby increase the coverage of the treatment in depth the thickness of the formation.

Для реализации способа в промысловых условиях используют оборудование, обычно применяемое для обработки призабойной зоны. Определяют необходимый объем обрабатываемой призабойной зоны на основе емкостных характеристик коллектора. Из стехиометрических соотношений определяют необходимые объемы соляной кислоты и диэтиламина. Перед проведением мероприятия на растворном узле или на устье скважины готовятся водные растворы диэтиламина и соляной кислоты. Далее в скважину закачивают водный раствор диэтиламина, который продавливают в пласт водным раствором соляной кислоты. Водный раствор соляной кислоты продавливают в пласт легкой нефтью или водой. Закачанные растворы выдерживают в скважине на реагирование, а затем отбирают из скважины. To implement the method in the field, equipment is used that is usually used to process the bottom-hole zone. The required volume of the bottom-hole zone to be processed is determined based on the capacitive characteristics of the reservoir. From stoichiometric ratios, the necessary volumes of hydrochloric acid and diethylamine are determined. Before the event, aqueous solutions of diethylamine and hydrochloric acid are prepared at the solution site or at the wellhead. Next, an aqueous solution of diethylamine is pumped into the well, which is pressed into the formation with an aqueous solution of hydrochloric acid. The aqueous hydrochloric acid solution is forced into the formation with light oil or water. The injected solutions are kept in the well for response, and then taken from the well.

Предлагаемое изобретение существенно отличается от существующих высоким охватом обработки по глубине и толщине пласта, снижением коррозии нефтепромыслового оборудования и исключением дополнительных спуско-подъемных операций. The present invention differs significantly from the existing ones with a high treatment depth and depth of the formation, reduced corrosion of oilfield equipment and the exclusion of additional tripping operations.

Эффект достигается за счет увеличения дебита нефти. The effect is achieved by increasing the oil flow rate.

Claims

1. The method of thermochemical treatment of the bottomhole formation zone, which consists in heating the bottomhole formation zone as a result of an exothermic chemical reaction injected into the bottomhole formation zone of an aqueous solution of hydrochloric acid and reagent material, characterized in that an aqueous diethylamine solution is pumped into the bottomhole formation zone.

2. The method according to claim 1, characterized in that the aqueous solution of hydrochloric acid is pumped sequentially after injection of an aqueous solution of diethylamine.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the concentration of diethylamine and hydrochloric acid in aqueous solutions is taken in a stoichiometric ratio.